ABSTRACT
A comprehensive analysis and characterization of a severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection model that mimics non-severe and severe coronavirus disease 2019 (COVID-19) in humans is warranted for understating the virus and developing preventive and therapeutic agents. Here, we characterized the K18-hACE2 mouse model expressing human (h)ACE2 in mice, controlled by the human keratin 18 (K18) promoter, in the epithelia, including airway epithelial cells where SARS-CoV-2 infections typically start. We found that intranasal inoculation with higher viral doses (2 × 103 and 2 × 104 PFU) of SARS-CoV-2 caused lethality of all mice and severe damage of various organs, including lung, liver, and kidney, while lower doses (2 × 101 and 2 × 102 PFU) led to less severe tissue damage and some mice recovered from the infection. In this hACE2 mouse model, SARS-CoV-2 infection damaged multiple tissues, with a dose-dependent effect in most tissues. Similar damage was observed in postmortem samples from COVID-19 patients. Finally, the mice that recovered from infection with a low dose of virus survived rechallenge with a high dose of virus. Compared to other existing models, the K18-hACE2 model seems to be the most sensitive COVID-19 model reported to date. Our work expands the information available about this model to include analysis of multiple infectious doses and various tissues with comparison to human postmortem samples from COVID-19 patients. In conclusion, the K18-hACE2 mouse model recapitulates both severe and non-severe COVID-19 in humans being dose-dependent and can provide insight into disease progression and the efficacy of therapeutics for preventing or treating COVID-19. IMPORTANCE The pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19) has reached nearly 240 million cases, caused nearly 5 million deaths worldwide as of October 2021, and has raised an urgent need for the development of novel drugs and therapeutics to prevent the spread and pathogenesis of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). To achieve this goal, an animal model that recapitulates the features of human COVID-19 disease progress and pathogenesis is greatly needed. In this study, we have comprehensively characterized a mouse model of SARS-CoV-2 infection using K18-hACE2 transgenic mice. We infected the mice with low and high doses of SARS-CoV-2 to study the pathogenesis and survival in response to different infection patterns. Moreover, we compared the pathogenesis of the K18-hACE2 transgenic mice with that of the COVID-19 patients to show that this model could be a useful tool for the development of antiviral drugs and therapeutics.
Subject(s)
COVID-19/pathology , Disease Models, Animal , SARS-CoV-2/pathogenicity , Angiotensin-Converting Enzyme 2/genetics , Angiotensin-Converting Enzyme 2/metabolism , Animals , COVID-19/immunology , COVID-19/mortality , COVID-19/virology , Humans , Immune Sera/immunology , Keratin-18/genetics , Mice , Mice, Transgenic , Promoter Regions, Genetic , Reinfection/immunology , Reinfection/mortality , Reinfection/pathology , Reinfection/virology , SARS-CoV-2/immunology , Viral Proteins/genetics , Viral Proteins/metabolismABSTRACT
In the last two decades, multi (MDR), extensively (XDR), extremely (XXDR) and total (TDR) drug-resistant Mycobacterium tuberculosis (M.tb) strains have emerged as a threat to public health worldwide, stressing the need to develop new tuberculosis (TB) prevention and treatment strategies. It is estimated that in the next 35 years, drug-resistant TB will kill around 75 million people and cost the global economy $16.7 trillion. Indeed, the COVID-19 pandemic alone may contribute with the development of 6.3 million new TB cases due to lack of resources and enforced confinement in TB endemic areas. Evolution of drug-resistant M.tb depends on numerous factors, such as bacterial fitness, strain's genetic background and its capacity to adapt to the surrounding environment, as well as host-specific and environmental factors. Whole-genome transcriptomics and genome-wide association studies in recent years have shed some insights into the complexity of M.tb drug resistance and have provided a better understanding of its underlying molecular mechanisms. In this review, we will discuss M.tb phenotypic and genotypic changes driving resistance, including changes in cell envelope components, as well as recently described intrinsic and extrinsic factors promoting resistance emergence and transmission. We will further explore how drug-resistant M.tb adapts differently than drug-susceptible strains to the lung environment at the cellular level, modulating M.tb-host interactions and disease outcome, and novel next generation sequencing (NGS) strategies to study drug-resistant TB.
ABSTRACT
Vaccine and antiviral development against SARS-CoV-2 infection or COVID-19 disease would benefit from validated small animal models. Here, we show that transgenic mice expressing human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) by the human cytokeratin 18 promoter (K18 hACE2) represent a susceptible rodent model. K18 hACE2 transgenic mice succumbed to SARS-CoV-2 infection by day 6, with virus detected in lung airway epithelium and brain. K18 ACE2 transgenic mice produced a modest TH1/2/17 cytokine storm in the lung and spleen that peaked by day 2, and an extended chemokine storm that was detected in both lungs and brain. This chemokine storm was also detected in the brain at day 6. K18 hACE2 transgenic mice are, therefore, highly susceptible to SARS-CoV-2 infection and represent a suitable animal model for the study of viral pathogenesis, and for identification and characterization of vaccines (prophylactic) and antivirals (therapeutics) for SARS-CoV-2 infection and associated severe COVID-19 disease.
Subject(s)
Angiotensin-Converting Enzyme 2 , COVID-19 , Disease Models, Animal , Angiotensin-Converting Enzyme 2/genetics , Angiotensin-Converting Enzyme 2/immunology , Animals , Brain/immunology , Brain/pathology , Brain/virology , COVID-19/immunology , COVID-19/pathology , Cytokine Release Syndrome/immunology , Cytokine Release Syndrome/pathology , Disease Susceptibility , Genetic Predisposition to Disease , Keratin-18/genetics , Lung/immunology , Lung/pathology , Lung/virology , Mice , Mice, Transgenic , Mortality , Promoter Regions, Genetic/genetics , Respiratory Mucosa/immunology , Respiratory Mucosa/pathology , Respiratory Mucosa/virology , Virus Diseases/immunology , Virus Diseases/pathologyABSTRACT
BACKGROUND: Rural settings where molecular tuberculosis diagnostics are not currently available need easy-to-use tests that do not require additional processing or equipment. While acid-fast bacilli (AFB) smear is the most common and often only tuberculosis diagnosis test performed in rural settings, it is labour intensive, has less-than-ideal sensitivity, and cannot assess tuberculosis drug susceptibility patterns. OBJECTIVE: The objective of this study was to determine the feasibility of a multidrug-resistant (MDR) or extensively drug-resistant (XDR)-tuberculosis coloured agar-based culture test (tuberculosis CX-test), which can detect Mycobacterium tuberculosis growth and evaluate for drug susceptibility to isoniazid, rifampicin and a fluoroquinolone (i.e. ciprofloxacin) in approximately 14 days. METHOD: In this study, 101 participants were enrolled who presented to a rural health clinic in central Malawi. They were suspected of having active pulmonary tuberculosis. Participants provided demographic and clinical data and submitted sputum samples for tuberculosis testing using the AFB smear and tuberculosis CX-test. RESULTS: The results showed a high level of concordance between the AFB smear (12 positive) and tuberculosis CX-test (13 positive); only one sample presented discordant results, with the molecular GeneXpert MTB/RIF® test confirming the tuberculosis CX-test results. The average time to a positive tuberculosis CX-test was 10 days. Of the positive samples, the tuberculosis CX-test detected no cases of drug resistance, which was later confirmed by the GeneXpert MTB/RIF®. CONCLUSION: These findings demonstrate that the tuberculosis CX-test could be a reliable low-cost diagnostic method for active pulmonary tuberculosis in high tuberculosis burden rural areas.
Subject(s)
Combat Disorders/diagnosis , Hospitalization , Stress Disorders, Post-Traumatic/diagnosis , Veterans/psychology , World War II , Aged , Aged, 80 and over , Combat Disorders/psychology , Combat Disorders/therapy , Diagnosis, Differential , Follow-Up Studies , Humans , Male , Stress Disorders, Post-Traumatic/psychology , Stress Disorders, Post-Traumatic/therapy , TasmaniaABSTRACT
Se estudiaron 91 pacientes reintervenidos en un períodode 4 años en el Hospital "Dr. Luis Díaz Soto". De ellos, el 4
con respecto al total de laparotomías efectuadas, fueron intervenidos inicialmente de urgencia y el 2,4
en cirugía electiva. La mayoría de los relaparatomizados tenía menos de 30 años (34
). La muestra estuvo representada por 65 hombres (71,4
) y 26 mujeres (28,5
). La intervención primaria estuvo constituida, en primer lugar, por traumatismos (23
) y en segundo lugar, por tumores abdominales (16,4
). Hubo 70 pacientes que sólo sufrieron una reintervención (76,9
) y 21 que fueron reintervenidos en más de una ocasión (23,1
); en total 91 pacientes sufrieron 123 intervenciones. Las peritonitis por deshicencia (15,4
), en forma localizada (36,5
), generalizada (12,2
) o por abscesos )5,6
), constituyeron la gran causa para reintervenir. Hubo una mortalidad global del 45
y los índices fueron mucho mayores cuando la intervención inicial fue urgente (52,3
), y cuando los pacientes sufrieron más de una reintervención (61
).
Subject(s)
Humans , Adolescent , Adult , Laparotomy , Reoperation/statistics & numerical data , Reoperation/mortality , Emergency Service, HospitalABSTRACT
Se estudiaron 91 pacientes reintervenidos en un períodode 4 años en el Hospital "Dr. Luis Díaz Soto". De ellos, el 4 por ciento con respecto al total de laparotomías efectuadas, fueron intervenidos inicialmente de urgencia y el 2,4 por ciento en cirugía electiva. La mayoría de los relaparatomizados tenía menos de 30 años (34 por ciento ). La muestra estuvo representada por 65 hombres (71,4 por ciento ) y 26 mujeres (28,5 por ciento ). La intervención primaria estuvo constituida, en primer lugar, por traumatismos (23 por ciento ) y en segundo lugar, por tumores abdominales (16,4 por ciento ). Hubo 70 pacientes que sólo sufrieron una reintervención (76,9 por ciento ) y 21 que fueron reintervenidos en más de una ocasión (23,1 por ciento ); en total 91 pacientes sufrieron 123 intervenciones. Las peritonitis por deshicencia (15,4 por ciento ), en forma localizada (36,5 por ciento ), generalizada (12,2 por ciento ) o por abscesos )5,6 por ciento ), constituyeron la gran causa para reintervenir. Hubo una mortalidad global del 45 por ciento y los índices fueron mucho mayores cuando la intervención inicial fue urgente (52,3 por ciento ), y cuando los pacientes sufrieron más de una reintervención (61 por ciento )
Subject(s)
Humans , Adolescent , Adult , Laparotomy , Reoperation/statistics & numerical data , Emergency Service, Hospital , Reoperation/mortalityABSTRACT
La hernia inguinal representó el 10,8 porciento de los ingresos en un hospital general docente de 750 camas en un período de 2 años. De estos ingresos, más de la tercera parte (36 porciento) tenían 60 años o más de edad al ser intervenido quirúrgicamente. El sexo masculino predominó obstensiblemente sobre el femenino en proporción de 19 a 2, y se observó, además, en todo el estudio un ligero predominio del lado derecho sobre el izquierdo en proporción de 3 a 2. Los factores predisponentes más representativos fueron las enfermedades respiratorias (34 casos), la apendicectomía (23 casos) y el adenoma prostático (13 casos). Más de la mitad de los pacientes herniados (51,9 porciento) realizaron un esfuerzo físico antes de la aparición de la hernia y el 52 porciento de los estudiados concurrió al cirujano antes del año de haberse presentado la enfermedad(AU)
Subject(s)
Hernia, Inguinal/epidemiologyABSTRACT
Se estudian 96 pacientes operados en 4 hospitales de la Ciudad de La Habana en un período de 14 años, que fueron conducidos al salón de operaciones con el diagnóstico de apendicitis aguda o de abdomen agudo y que histológicamente correspondieron a adenitis mesentérica aguda inespecífica. El 87,5% del grupo estudiado tenía edades comparativas entre 5 y 15 años y 2 de cada 3 pacientes eran del sexo masculino. Todos los enfermos tenían dolor abdominal, localizado el 62,5% en la fosa ilíaca derecha, el 29,1% en la región periumbilical y el 8,4% lo describieron de forma difusa. Aunque los 96 pacientes tenían dolor (100%), 31 vómitos (32,3%) y 55 fiebre (57,5%), la secuencia de Murphy sólo estuvo presente en 14 pacientes (14,5%). El 70,8% tenía dolor a la descompresión del abdomen y el 38,5% tuvo un tacto rectal positivo. La mitad de los operados tenía cífras mayores de 15.000 leucocitos por mm3 al ser operados y el 32%, valores que fluctuaban entre 13.000 y 15.000 leucocitos por mm3. La apendicitis aguda se planteó como primera posibilidad diagnóstica en el 82,2% y la adenitis mesentérica como segunda o tercera posibilidad en el 63,5% de los casos. Sólo se efectuaron 2 laparoscopia con fines diagnósticos, dada las edades de los pacientes
Subject(s)
Child, Preschool , Child , Adolescent , Adult , Humans , Male , Female , Appendicitis/surgery , Mesenteric Lymphadenitis/surgery , Appendicitis/diagnosis , Diagnosis, Differential , Mesenteric Lymphadenitis/diagnosisABSTRACT
Se estudian 96 pacientes operados en 4 hospitales de la Ciudad de La Habana en un período de 14 años, que fueron conducidos al salón de operaciones con el diagnóstico de apendicitis aguda o de abdomen agudo y que histológicamente correspondieron a adenitis mesentérica aguda inespecífica. El 87,5
del grupo estudiado tenía edades comparativas entre 5 y 15 años y 2 de cada 3 pacientes eran del sexo masculino. Todos los enfermos tenían dolor abdominal, localizado el 62,5
en la fosa ilíaca derecha, el 29,1
en la región periumbilical y el 8,4
lo describieron de forma difusa. Aunque los 96 pacientes tenían dolor (100
), 31 vómitos (32,3
) y 55 fiebre (57,5
), la secuencia de Murphy sólo estuvo presente en 14 pacientes (14,5
). El 70,8
tenía dolor a la descompresión del abdomen y el 38,5
tuvo un tacto rectal positivo. La mitad de los operados tenía cífras mayores de 15.000 leucocitos por mm3 al ser operados y el 32
, valores que fluctuaban entre 13.000 y 15.000 leucocitos por mm3. La apendicitis aguda se planteó como primera posibilidad diagnóstica en el 82,2
y la adenitis mesentérica como segunda o tercera posibilidad en el 63,5
de los casos. Sólo se efectuaron 2 laparoscopia con fines diagnósticos, dada las edades de los pacientes (AU)
Subject(s)
Child, Preschool , Child , Adolescent , Adult , Humans , Male , Female , Appendicitis/surgery , Mesenteric Lymphadenitis/surgery , Appendicitis/diagnosis , Diagnosis, Differential , Mesenteric Lymphadenitis/diagnosisABSTRACT
Se estudian 156 nódulos solitarios del pulmón (comprobados histológicamente) en los hospitales "Carlos J. Finlay", "Julio Trigo", "Amalia Simoni" y el Instituto de Oncología predominó en el estudio de los enfermos masculinos en proporción de 3 a l. En pacientes por debajo de 50 años, predominaron ligeramente las lesiones benignas y por encima de los 50 años, hubo un franco predominio de las lesiones malignas(AU)
Subject(s)
Humans , Male , Female , Solitary Pulmonary Nodule/diagnosis , Lung NeoplasmsABSTRACT
Se presentan 27 lesiones del diafragma, en 15 de las cuales se originaron hernias postraumáticas. Los datos se obtuvieron de los archivos de cuatro hospitales generales de la Ciudad de La Habana. Se estudian los síntomas y signos, donde se destaca la importancia de la disnea y la disminución del murmullo vesicular como elementos diagnósticos. Se señala el valor de la radiografía, tanto en estudios simples como contrastados, así como el empleo del neumoperitoneo para el diagnóstico. Se exponen las dificultades diagnósticas que plantean las lesiones del diafragma, así como su evolución y tratamiento(AU)
